JP2015170767A - 回路基板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】配線層にダメージを与えないで、容易かつ簡単に、支持基板を剥離でき、かつ、剥離層を除去できるようにし、低コストで、より高い信頼性を有する回路基板を、より高い歩留まりで得られるようにする。【解決手段】回路基板の製造方法を、紫外線を透過する支持基板1上に、紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物を含む剥離層2を形成する工程と、剥離層の上方に配線層3を形成する工程と、配線層の一方の表面側を配線基板5に接合する工程と、剥離層に紫外線を照射して剥離層に気体を生成させ、支持基板を剥離する工程とを含むものとする。【選択図】図1

Description

本発明は、回路基板の製造方法に関する。
近年、例えばモバイル機器等の小型化、高性能化に伴い、搭載される回路基板に対しても、軽量化、高密度実装化、さらには低コスト化が望まれている。
これに伴い、回路基板における配線の微細化を図るべく、例えばプリント基板などの配線基板と、集積回路を有する半導体チップとを、微細配線を有する配線層を介して接続して、回路基板を製造することが行なわれている。
また、これを低コストで実現すべく、支持基板上に配線層を形成し、この配線層を配線基板上に転写し、配線基板上に転写された配線層上に半導体チップを実装することが行なわれている。
このようにして配線層を配線基板上に転写する際には、配線層から支持基板を剥離することが必要になる。このため、配線層と支持基板との間に剥離層を設け、例えば剥離層が樹脂材料からなる場合はそれを硬化させ、また、剥離層が金属材料からなる場合はそれを溶解することで、配線層から支持基板を剥離するようにしている。
特開2004−146602号公報 特開2013−126723号公報 特開2009−43962号公報
ところで、剥離層が樹脂材料からなり、支持基板を剥離する際に、剥離層を硬化させる場合、支持基板を剥離した後に、配線層上に、硬化した樹脂材料からなる剥離層が残ってしまうため、これを除去することが必要になる。
しかしながら、硬化した樹脂材料からなる剥離層を配線層にダメージを与えないで容易かつ簡単に除去するのは難しく、信頼性及び歩留まりを低下させることになる。
また、剥離層が金属材料からなり、支持基板を剥離する際に、剥離層を溶解する場合、剥離層は、配線層と支持基板との間に挟まれているため、その側面から面内方向へ溶解されていくことになる。
このため、剥離層を溶解するのに長時間を要するため、容易かつ簡単に支持基板を剥離するのは難しく、配線層にダメージを与えてしまい、信頼性及び歩留まりを低下させることになる。
そこで、配線層にダメージを与えないで、容易かつ簡単に、支持基板を剥離でき、かつ、剥離層を除去できるようにし、低コストで、より高い信頼性を有する回路基板を、より高い歩留まりで得られるようにしたい。
本回路基板の製造方法は、紫外線を透過する支持基板上に、紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物を含む剥離層を形成する工程と、剥離層の上方に配線層を形成する工程と、配線層の一方の表面側を配線基板に接合する工程と、剥離層に紫外線を照射して剥離層に気体を生成させ、支持基板を剥離する工程とを含む。
したがって、本回路基板の製造方法によれば、配線層にダメージを与えないで、容易かつ簡単に、支持基板を剥離でき、かつ、剥離層を除去できるようにし、低コストで、より高い信頼性を有する回路基板を、より高い歩留まりで得られるという利点がある。
(A)〜(F)は本実施形態にかかる回路基板の製造方法を説明するための模式的断面図である。 (A)、(B)は本実施形態にかかる回路基板の製造方法の変形例を説明するための模式的断面図である。
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる回路基板の製造方法について、図1、図2を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる回路基板の製造方法は、以下の各工程を含む。
まず、図1(A)に示すように、支持基板1上に剥離層2を形成する。
ここで、支持基板1は、後述の配線層3を形成するために用いられる基板である。
本実施形態では、後述のように、支持基板1を剥離する工程において、剥離層2に紫外線を照射することになるため、支持基板1は、紫外線を透過する支持基板である。つまり、支持基板1は、紫外線を透過する材料からなる。この紫外線を透過する材料としては、例えば、パイレックス(登録商標)やテンパックスなどのホウ珪酸ガラス、合成石英などの珪酸ガラスなどがある。特に、耐熱性、透明性、低膨張性などを考慮すると、合成石英を用いるのが好ましい。
また、支持基板1の形状及びサイズは、製造する回路基板の形状及びサイズに応じて適宜選択可能である。例えば、ウエハ(例えばSiウエハ)と同様の円形であっても良いし、配線基板(例えばビルドアップ基板)と同様の角形であっても良い。なお、配線層3における配線の微細化に向け、配線形成手法としてウエハプロセスを適用する場合を考慮すると、Siウエハと同様の円形の基板を用いるのが好ましい。また、支持基板1の厚さについても適宜選択可能であるが、配線層形成のためのプロセス安定性や基板コストを考慮すると、例えば約100μm〜約2mm程度であることが好ましい。
剥離層2は、後述のようにして、配線層3を形成し、配線基板5に接合した後、配線層3から支持基板1を剥離しやすくするための層であって、紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物を含む。つまり、剥離層2は、紫外線の照射に起因して気体を生成する機能を有する組成物を少なくとも含む。ここでは、剥離層2は、支持基板1と配線層3とを接着する接着層としても機能し、樹脂組成物からなる。
ここで、紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物は、紫外線の照射に起因して脱離して気体となる保護基を有する組成物を含む。この紫外線の照射に起因して脱離して気体となる保護基を有する組成物では、紫外線の照射に起因して保護基が脱離し、脱離した保護基によって気体が生成される。つまり、紫外線の照射に起因する保護基の脱離によって生成される副生成物が気体(ここでは常温で気体)である。このようにして、紫外線の照射に起因して保護基が脱離し、脱離した保護基によって気体が生成されると、組成物の内部に気体が発生することになる。これにより、紫外線の照射に起因して剥離層2に含まれる組成物の保護基が脱離し、剥離層2の内部に気体が発生することで、界面にストレスが発生し、配線層3から支持基板1を容易かつ簡単に剥離することが可能となる。なお、保護基を脱離基ともいう。
例えば、紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物は、紫外線の照射によって酸(ここでは強酸;例えばプロトン)を発生する組成物と、酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物とを含むものとするのが好ましい。この場合、紫外線の照射によって一の成分である組成物が酸を発生し、発生した酸によって他の成分である組成物の保護基が脱離し、脱離した保護基によって気体が生成される。これにより、剥離層2の内部に気体が発生することで、配線層3から支持基板1を容易かつ簡単に剥離することが可能となる。このように、剥離層2を2成分の組成物を含むものとすることで、剥離層2に含まれる組成物の選択肢が広がり、紫外線照射に起因した気体の生成量(発生量)を制御しやすくなる。つまり、紫外線照射に起因した気体の生成量を、紫外線照射によって酸を発生する組成物の添加量と、酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物に対する保護基の導入量とによって制御することが可能となるため、紫外線照射に起因した気体の生成量を制御しやすくなる。この場合、保護基の脱離は、紫外線の照射に起因して間接的に発現することになる。なお、保護基の脱離は、紫外線の照射に起因して直接的又は間接的に発現するものであれば良い。
ここで、紫外線の照射によって酸(ここでは強酸)を発生する組成物は、紫外線官能物質であり、例えば、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系化合物光酸発生剤、オキシムスルホネート系光酸発生剤、ビスアルキル又はビスアリールスルホニルジアゾメタン系光酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系光酸発生剤、イミノスルホネート系光酸発生剤、ジスルホン系光酸発生剤からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。つまり、紫外線の照射によって酸を発生する組成物に、これらの光酸発生剤の1種を単独で又は2種以上を混合して使用することが好ましい。
また、酸(ここでは強酸)によって脱離して気体となる保護基を有する組成物は、酸によって脱離が発現し、副生成物が気体である保護基を有するものであれば特に限定されないが、汎用性の点から、保護基として、ターシャリブチル(t−Bu)基又はターシャリブトキシカルボニル(t−Boc)基を有するものであることが好ましい。ここで、t−Bu基が脱離して生成される副生成物はイソブテンであり、t−Boc基が脱離して生成される副生成物はイソブテンと二酸化炭素であり、いずれも気体のみが生成される。
また、酸(ここでは強酸)によって脱離して気体となる保護基を有する組成物は、水酸基又はアミノ基の一部又は全部が保護基で保護された組成物であることが好ましい。例えば、アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、又は、アミノ基の一部又は全部が保護基で保護された組成物であることが好ましい。この場合、組成物の水酸基又はアミノ基に対する保護基の導入量を、支持基板1を剥離するための気体の生成量に鑑みて、適宜調製できる点で優れている。例えば、支持基板1を容易に剥離するための保護基の好ましい導入量は、組成物の水酸基又はアミノ基に対して約100%〜約50%である。なお、後述するように、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2内で気体を生成させた後、溶剤によって剥離層2を溶解させて、支持基板1を剥離する場合には、支持基板1を容易に剥離するための保護基の好ましい導入量は、組成物の水酸基又はアミノ基に対して約100%〜約15%である。このように溶剤による溶解も行なう場合、保護基の導入量を少なくしても良いが、保護基の導入量が少ない場合、浸漬時間を長くして剥離することになる。この場合、浸漬時間が長時間であると、例えば樹脂配線層3が膨潤する等、樹脂配線層3にダメージを与えるおそれがある。そこで、溶剤による溶解も行ない、保護基の導入量を少なくする場合であっても、浸漬時間が樹脂配線層3にダメージを与えない程度の時間になるように、保護基の導入量を、組成物の水酸基又はアミノ基に対して約15%程度にするのが好ましい。このように、支持基板1を容易に剥離するための保護基の導入量は、組成物の水酸基又はアミノ基に対して約100%〜約15%が好ましく、より好ましくは約100%〜約50%である。
また、酸(ここでは強酸)によって脱離して気体となる保護基を有する組成物は、高分子組成物でもモノマでも良く、特に限定されない。
例えば、高分子組成物としては、水酸基をt−Bu基又はt−Boc基で保護したフェノール樹脂を用いるのが好ましい。また、モノマ(モノマ物質)としては、水酸基をt−Bu基又はt−Boc基で保護したビスフェノールAを用いるのが好ましい。なお、酸(ここでは強酸)によって脱離して気体となる保護基を有する組成物がモノマの場合、剥離層2を形成するのに、別途、膜状にするためのバインダとしての高分子組成物を含むものとするのが好ましい。この高分子組成物としては、例えばポリメチルメタクリレートなどのアクリル樹脂などを用いるのが好ましいが、特にこれに限定されるものではない。この場合、剥離層2は、紫外線の照射によって酸を発生する組成物、酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物としてのモノマ、及び、高分子組成物の3成分を含むものとなる(3成分系)。一方、酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物が高分子組成物の場合、剥離層2は、紫外線の照射によって酸を発生する組成物、及び、酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物としての高分子組成物の2成分を含むものとなる(2成分系)。
このような組成物を含む剥離層2の形成方法としては、例えばスピンコ−ト法を用いることができる。これは均一な薄膜を形成できる点で好ましい。ここで、剥離層2の膜厚は、特に限定されないが、約100nm〜約1mm程度が好ましい。この場合、例えば支持基板1や配線層3の構造、気体の生成量、さらに剥離層2を溶解する場合には溶解性等を考慮して、適宜選択することが可能である。例えば、プロセス安定性などを考慮すると、約300nm〜約200μm程度とするのが好ましい。なお、スピンコート法による成膜条件としては、成膜後に加熱しても良く、この場合、加熱温度や時間は、組成によって適宜選択することができる。好ましくは、約70℃〜約150℃、約30秒〜約300秒程度であり、一般的な樹脂組成物の成膜条件に基づいたものを適用できる。なお、この剥離層2を形成する際の加熱は配線層3を形成する前に行なわれるので、配線層3にダメージを与えることはない。
次いで、図1(B)に示すように、剥離層2の上方に配線層3を形成する。本実施形態では、剥離層2上に配線層3を形成する。つまり、支持基板1上に剥離層2を介して配線層3を形成する。ここで、配線層3は、配線3Aを有する樹脂層である。例えば、配線層3は、樹脂層3B(絶縁層)上に配線3A(微細配線;ビアを含む)を形成したものを積層して多層化したものである。なお、配線層3の形成方法については、後述の実施例において詳細に説明する。また、配線層3を樹脂配線層ともいう。
ここでは、配線層3は、微細配線を有する配線層である。つまり、後述の配線基板5に備えられる配線よりも微細な配線を有する配線層である。例えば、配線基板5に備えられる配線は、プリント配線プロセスによって形成されるのに対し、配線層3に備えられる微細な配線は、半導体プロセス又はウエハプロセス(例えばFan-out WLP技術)によって形成される。なお、配線層3を微細配線層又は微細配線回路部ともいう。
次に、図1(B)、図1(C)に示すように、配線層3の一方の表面側を配線基板5に接合する。
ここで、配線基板5は、例えばプリント基板などである。ここでは、配線基板5は、ビルドアップ基板である。
ここでは、配線層3の一方の表面側に露出した電極(パッド)上にバンプ4を形成し、このバンプ4を介して、配線層3と配線基板5とを接合する。つまり、配線層3の一方の表面側と配線基板5とをバンプ4を介して貼り合わせる。
次いで、図1(D)に示すように、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2内で気体を生成させ、支持基板1を剥離する。このように、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2と支持基板1とを剥離することができるため、高い歩留まりで容易かつ簡単に剥離することが可能となる。
ここでは、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2内で気体を生成させ、支持基板1を剥離すると、これとともに剥離層2も配線層3の表面から剥離し、配線層3の他方の表面側、即ち、配線層3の他方の表面(剥離面)側に設けられた電極(パッド)が露出することになる。
また、気体の生成を発現するために照射する紫外線の波長は、特に限定されないが、使用する剥離層2に含まれる紫外線官能物質(紫外線の照射によって酸を発生する組成物)によって適宜選択される。例えば、波長約436nmのg線、波長約365nmのi線、波長約248nmのKrFエキシマレーザなどを用いれば良い。また、照射時間は、剥離層2の組成によって適宜決定されるが、約10秒から約300秒程度が好ましい。
このようにして、配線層3から支持基板1を剥離して、配線層3を配線基板5上に転写することができる。なお、後述するように、配線層3に半導体チップ7が接合されるため、これらの工程を、配線基板5と半導体チップ7とを接続する微細配線の転写プロセスともいう。特に、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2の組成物において気体を生成させることで、配線層3にダメージを与えないで、容易かつ簡単に支持基板1を剥離できる。また、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2の組成物において気体を生成させるため、配線層3上に剥離層2が残ってしまった場合であっても、配線層3にダメージを与えないで、容易かつ簡単に、剥離層2を除去することが可能である。この結果、低コストで、より高い信頼性を有する回路基板を、より高い歩留まりで得られることになる。このように、支持基板1の良好な剥離性と、配線層3ひいては回路基板の高い信頼性及び高い歩留りとを両立させることが可能となる。
ここで、上述のようにして支持基板1を剥離するようにしているのは、以下の理由による。
まず、剥離層が樹脂材料からなり、支持基板を剥離する際に、剥離層を硬化させる場合、支持基板を剥離した後に、配線層(剥離面)上に、硬化した樹脂材料からなる剥離層が残ってしまうため、これを除去することが必要になる。しかしながら、硬化した樹脂材料からなる剥離層を配線層にダメージを与えないで容易かつ簡単に除去するのは難しく、信頼性及び歩留まりを低下させることになる。特に、剥離層が熱硬化性樹脂材料からなり、剥離層を加熱によって硬化させる場合、配線層形成時のプロセス温度よりも高温になるため、配線層にダメージを与えるおそれがあり、信頼性及び歩留まりを低下させることになる。なお、熱硬化性樹脂材料を、加熱による接着性喪失材料ともいう。
また、剥離層が金属材料からなり、支持基板を剥離する際に、剥離層を溶解する場合、剥離層は、配線層と支持基板との間に挟まれているため、その側面から面内方向へ溶解されていくことになる。このため、剥離層を溶解するのに長時間を要するため、容易かつ簡単に支持基板を剥離するのは難しく、配線層にダメージを与えてしまい、信頼性及び歩留まりを低下させることになる。特に、剥離層としての金属層(金属膜)を溶解するためには、例えば過酸化水素や硫酸などの強酸性の溶剤(薬液浸漬)を用いることになるため、配線層にダメージを与えてしまう可能性が高い。また、剥離層として金属層を設けると、配線層と金属層の熱膨張率差に起因して配線層にプロセスの熱履歴によるクラックが発生するおそれもある。
そこで、配線層3にダメージを与えないで、容易かつ簡単に、支持基板1を剥離でき、かつ、剥離層2を除去できるようにし、低コストで、より高い信頼性を有する回路基板を、より高い歩留まりで得られるようにすべく、上述のように、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2内部で気体を生成させることで、支持基板1を剥離するようにしている。また、支持基板1を剥離する際に配線層形成時のプロセス温度よりも高温になるような加熱を行なわないため、加熱によって配線層3がダメージを受けることはなく、また、剥離層2に金属層を用いていないため、配線層3に熱膨張率のミスマッチによるクラックが発生するおそれもない。
なお、支持基板1を剥離した後に配線層3上に剥離層2が残ってしまった場合であっても、表面に露出した剥離層2を形成する組成物は、保護基が脱離した状態になっているため、溶剤によって短時間で、配線層3にダメージを与えることなく、剥離層2を除去することが可能である。
また、支持基板1を剥離すべく、剥離層2に紫外線を照射後に、剥離層2の組成物における気体の生成を進行させるための加熱処理を施しても良い。なお、前記加熱処理は、配線層形成時のプロセス温度よりも低温で行なうため、配線層3にダメージを与えることはない。
そして、図1(E)、図1(F)に示すように、支持基板1を剥離することによって露出した配線層3の他方の表面側に半導体チップ7を接合する。
ここで、半導体チップ7は、例えば集積回路を有する半導体チップである。なお、半導体チップ7を電子部品ともいう。
ここでは、配線層3の他方の表面側に露出した電極(パッド)上にバンプ6を形成し、このバンプ6を介して、配線層3と半導体チップ7とを接合する。つまり、配線層3の他方の表面側と半導体チップ7とをバンプ6を介して貼り合わせる。
このようにして、本実施形態にかかる回路基板8、即ち、配線基板5と半導体チップ7とを配線層3を介して接続した回路基板8を製造することができる。つまり、配線基板5に、配線基板5に備えられる配線よりも微細な配線を有する配線層3を接合し、配線層3上に半導体チップ7を接合することで、配線基板5と半導体チップ7とが微細配線接続された回路基板8を製造することができる。ここでは、支持基板1上に配線層3を形成し、この配線層3を配線基板5上に転写し、配線基板5上に転写された配線層3上に半導体チップ7を実装することで、回路基板8を製造することができる。これにより、回路基板8における配線の微細化を図り、回路基板8の軽量化、高密度実装化、さらには低コスト化を実現することが可能である。特に、高い信頼性を有する微細配線接続された回路基板8を、容易かつ簡単に、高い歩留りで得ることを可能となる。なお、このような回路基板8は、例えばモバイル機器等の電子装置に備えられるため、本実施形態の回路基板の製造方法は、電子装置の製造方法に含まれる。また、本実施形態の回路基板の製造方法は、例えば複数の異なる種類のチップを1モジュール化するためのインターポーザ技術に適用することが可能である。
したがって、本実施形態にかかる回路基板の製造方法によれば、配線層3にダメージを与えないで、容易かつ簡単に、支持基板1を剥離でき、かつ、剥離層2を除去できるようにし、低コストで、より高い信頼性を有する回路基板8を、より高い歩留まりで得られるという利点がある。
なお、上述の実施形態では、支持基板1を剥離する工程において、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2を形成する組成物に気体を生成させ、支持基板1を剥離するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2を形成する組成物に気体を生成させた後、溶剤によって剥離層2を溶解させて、支持基板1を剥離するようにしても良い。なお、この場合、溶剤によって剥離層2を溶解させる工程が追加されているだけで、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2を形成する組成物に気体を生成させ、支持基板1を剥離していることに変わりはない。
例えば、配線層3の配線密度、層数、サイズ、あるいは、剥離層2における気体の生成量などによって、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2を形成する組成物に気体を生成させるだけでは支持基板1を剥離することができない場合には、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2を形成する組成物に気体を生成させた後、溶剤によって剥離層2を溶解させて、支持基板1を剥離するようにしても良い。このように、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2を形成する組成物に気体を生成させるだけでは支持基板1を剥離することができない場合であっても、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2内で気体を生成させているため、配線層3と支持基板1との間に挟まれている剥離層2の側面から面内方向へ、剥離層2を溶解するための溶剤(溶液)が浸み込みやすい。このため、短時間で剥離層2を溶解して容易かつ簡単に支持基板1を剥離することができるため、配線層3にダメージを与えないようにすることができ、信頼性や歩留まりを向上させることができる。このように、気体を生成による剥離と溶解による剥離とを組み合わせることで、容易かつ簡単に支持基板1を剥離することができ、配線層3にダメージを与えないで、信頼性や歩留まりを向上させることができる。
具体的には、剥離層2を構成する紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物が、紫外線の照射に起因して脱離して気体となる保護基を有する組成物を含むものとする。この紫外線の照射に起因して脱離して気体となる保護基を有する組成物として、保護基が脱離すると、極性が変化し、保護基の脱離前に不溶であった溶剤に対する溶解性が発現する組成物を用いる。特に、この紫外線の照射に起因して脱離して気体となる保護基を有する組成物として、保護基が脱離すると、配線層を溶解しない溶剤に対する溶解性が発現する組成物を用いるのが好ましい。
なお、剥離層2を構成する紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物を、紫外線の照射によって酸を発生する組成物と、酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物とを含むものとしても良い。この場合、酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物として、保護基が脱離すると、極性が変化し、保護基の脱離前に不溶であった溶剤に対する溶解性が発現する組成物を用いる。特に、この酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物として、保護基が脱離すると、配線層3を溶解しない溶剤に対する溶解性が発現する組成物を用いるのが好ましい。
そして、支持基板1を剥離する工程において、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2を形成する組成物に気体を生成させた後、溶剤によって剥離層2を溶解させて、支持基板1を剥離するようにするのが好ましい。
特に、保護基が脱離すると、配線層3を溶解しない溶剤に対する溶解性が発現する組成物を用いる場合、配線層3を溶解しない溶剤は、水、アルコール及びアルカリ水溶液からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。例えば、上述の配線層3を溶解しない溶剤は、水、例えばエタノール、IPAなどのアルコール、及び、例えばテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液などのアルカリ水溶液から、剥離層2を構成する組成物に応じて、選択すれば良い。
また、上述の実施形態では、剥離層2上に配線層3を形成しているが、これに限られるものではなく、剥離層2の上方に配線層3が形成されていれば良い。
例えば、上述の実施形態では、支持基板1を剥離する工程において、剥離層2に紫外線を照射するため、剥離層2の厚さが薄く、照射した紫外線が剥離層2を透過してしまうような場合には、例えば図2(A)、図2(B)に示すように、配線層3への影響を回避するために、剥離層2と配線層3の間に紫外線を透過しない材料からなる透過防止層9を形成するのが好ましい。この場合、剥離層2上に、紫外線を透過しない材料からなる透過防止層9を形成し、透過防止層9上に配線層3を形成することになる。つまり、剥離層2を形成する工程の後、配線層3を形成する工程の前に、剥離層2上に紫外線を透過しない材料からなる透過防止層9を形成する工程を含むことになる。
この透過防止層9は、剥離層2に照射される紫外線を透過しない材料(透過防止材料)からなるものであれば良く、材料は特に限定されない。
例えば、上述のように、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2内で気体を生成させた後、溶剤によって剥離層2を溶解させて、支持基板1を剥離する場合、剥離層2を溶解させる溶剤によって溶解する材料を用いることで、剥離層2とともに透過防止層9を除去することが可能である。なお、剥離層2を溶解させる溶剤に対する溶解性が極めて小さいか、又は、不溶である材料を用いても良い。この場合、支持基板1を剥離し、剥離層2を除去した後に、別の溶剤や別の方法によって、透過防止層9を除去することになる。
また、例えば、透過防止層9を、Cu,Ti,Ta,W,Cr,Ni,Coからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む材料からなるものとしても良い。この場合、透過防止層9は、金属系材料からなる金属系薄膜となる。このような金属系薄膜からなる透過防止層9は、例えば酸、有機溶剤、ドライエッチング等により除去することができる。なお、この透過防止層9を除去する段階では、支持基板1は剥離され、剥離層2が除去されており、表面が露出した状態になっているため、短時間で、配線層3にダメージを与えることなく、透過防止層9を除去することが可能である。
また、上述の実施形態では、回路基板8を、配線基板5と半導体チップ7とを配線層3を介して接続した回路基板とし、回路基板の製造方法が、支持基板1を剥離することによって露出した配線層3の他方の表面側に半導体チップ7を接合する工程を含むものとしているが、これに限られるものではなく、回路基板の製造方法が、支持基板を剥離することによって露出した配線層の他方の表面側に半導体チップを接合する工程を含まないものとしても良い。つまり、回路基板を、配線基板と半導体チップとを配線層を介して接続するために、配線基板に配線層を接合したものとし、回路基板の製造方法が、支持基板を剥離することによって露出した配線層の他方の表面側に半導体チップを接合する工程を含まないものとしても良い。例えば、ある者が、上述の実施形態の回路基板の製造方法における、支持基板を剥離することによって露出した配線層の他方の表面側に半導体チップを接合する工程以外の工程を行ない、他の者が、支持基板を剥離することによって露出した配線層の他方の表面側に半導体チップを接合する工程を行なうような場合も本発明の範囲に含まれる。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら制限されるものではない。
[実施例1]
実施例1では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
つまり、高分子組成物であるポリビニルフェノール樹脂(PVP)の水酸基に対し、約75%の割合でt−Boc化したt−Boc化PVPを調製した。このt−Boc化PVP約20部に対し、紫外線官能物質であるトリフェニルスルフォニウムトリフレートを約4部、溶媒として乳酸エチル約30部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート約100部を加え、実施例1の剥離層の材料を調製した。
そして、実施例1では、以下のようにして、支持基板としての石英ウエハ(ガラスウエハ;ガラス基板)上に剥離層を形成し、剥離層上に透過防止層を形成し、透過防止層上に配線層としての樹脂配線層を形成し、樹脂配線層を配線基板としてのビルドアップ基板に接合した後、支持基板を剥離した。
つまり、まず、6インチφの石英ウエハを準備し、上述のようにして調製した剥離層の材料を、回転数約2000rpm、約30秒間の条件でスピンコート法によって塗布した。
次いで、約105℃のホットプレートで約1分ベークし、石英ウエハ上に膜厚約700nmの剥離層を形成した。
次に、剥離層上に、透過防止層として厚さ約50nmのCu層をスパッタ法によって形成した。
次に、透過防止層としてのCu層上に、樹脂配線層を形成した。
つまり、まず、透過防止層としてのCu層上に、Cuシード層を形成し、次いで、ノボラック型の液状レジストをスピンコート法によって塗布した。
次に、φ約500μmのランドパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーでレジストを露光し、現像して、所定の位置にφ約500μmのランドパターンを形成した。
続いて、電気めっきによってランドパターン部へCuめっきを施した。ここでは、Cuめっきの高さは約3μm程度になるようにした。
次に、レジストをN−メチル−2−ピロリジノンを用いて剥離した後、レジストの被覆によってCuめっきされなかった部分のCuシード層を過硫酸アンモニウムによってエッチングして、透過防止層としてのCu層上に、Cuシード層及びCuめっきからなるランドを形成した。
次に、透過防止層としてのCu層上に、ランドを覆うように、ポリイミド剤をスピンコートで塗布し、約130℃のホットプレートで約2分加熱し、硬化させて、ビア部を有する第1樹脂層(絶縁層)を形成した。この第1樹脂層の膜厚は約8μmとした。
次いで、第1樹脂層上に、Cuシード層を形成し、次いで、再び、ノボラック型の液状レジストを上述と同様に塗布し、最少サイズ約5μmの配線パターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーでレジストを露光し、現像して、所定の位置に配線パターンを形成した。
続いて、電気めっきによって配線パターン部へCuめっきを施した。ここでは、Cuめっきの高さは約3μm程度になるようにした。この際、第1樹脂層のビア部はCuめっきで埋め込まれた。
次に、レジストをN−メチル−2−ピロリジノンを用いて剥離した後、レジストの被覆によってCuめっきされなかった部分のCuシード層を過硫酸アンモニウムによってエッチングして、ビア部を有する第1樹脂層上に、上述のランドに接続されるように、Cuシード層及びCuめっきからなる、ビアを含む第1配線(配線パターン)を形成した。
次に、第1樹脂層上に、第1配線を覆うように、ポリイミド剤をスピンコートで塗布し、約130℃のホットプレートで約2分加熱し、硬化させて、ビアを有する第2樹脂層(絶縁層)を形成した。この第2樹脂層の膜厚は約8μmとした。
次に、第2樹脂層上に、Cuシード層を形成し、次いで、再び、ノボラック型の液状レジストを上述と同様に塗布し、φ700μmのランドパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーでレジストを露光し、現像して、所定の位置にφ700μmのランドパターンを形成した。
続いて、電気めっきによってランドパターン部へCuめっきを施した。ここでは、Cuめっきの高さは約6μm程度になるようにした。この際、第2樹脂層のビア部はCuめっきで埋め込まれた。
次に、レジストをN−メチル−2−ピロリジノンを用いて剥離した後、レジストの被覆によってCuめっきされなかった部分のCuシード層を過硫酸アンモニウムによってエッチングして、ビア部を有する第2樹脂層上に、上述の第1配線に接続されるように、Cuシード層及びCuめっきからなるビア及びランドを形成した。
このようにして、透過防止層としてのCu層上に、樹脂配線層を形成した。
次に、樹脂配線層の表面に露出しているランド上にバンプを形成し、ビルドアップ基板に接合した。ここでは、樹脂配線層とビルドアップ基板の間にアンダーフィル材を注入し、約120℃で加熱して、ビルドアップ基板を固定した。
その後、支持基板である石英ウエハ側から剥離層の全面に紫外線である波長約365nmのi線を約200mJ/cm照射した。これにより、t−Boc化PVPのt−Boc基が脱離し、剥離層内で気体が生成され、その結果、支持基板である石英ウエハを剥離することができた。ここでは、紫外線である波長約365nmのi線を約200mJ/cm照射した後に、約120℃のホットプレートで約1分加熱して気体発生の反応を進行させた。また、ビルドアップ基板を固定し、上方から石英ウエハを吸着しながら石英ウエハを剥離した。これにより、剥離面側の樹脂配線層のランド(電極)が露出した。
この結果、剥離層内での気体発生量(気体生成量)が十分であったため、容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができた。このように容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができたため、樹脂配線層にダメージを与えないで、信頼性や歩留まりを向上させることができた。
[実施例2]
実施例2では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
つまり、高分子組成物であるポリビニルフェノール樹脂(PVP)の水酸基に対し、約50%の割合でt−Boc化したt−Boc化PVPを調製した。このt−Boc化PVP約20部に対し、紫外線官能物質であるトリフェニルスルフォニウムトリフレートを約4部、溶媒として乳酸エチル約30部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート約100部を加え、実施例2の剥離層の材料を調製した。
そして、上述の実施例1の場合と同様に、支持基板としての石英ウエハ上に剥離層を形成し、剥離層上に透過防止層を形成し、透過防止層上に配線層としての樹脂配線層を形成し、樹脂配線層を配線基板としてのビルドアップ基板に接合した後、剥離層に紫外線を照射して剥離層内で気体を生成させて、支持基板を剥離した。
この結果、剥離層内での気体発生量が十分であったため、容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができた。このように容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができたため、樹脂配線層にダメージを与えないで、信頼性や歩留まりを向上させることができた。
[実施例3]
実施例3では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
つまり、モノマであるビスフェノールAの水酸基に対し、約85%の割合でt−Boc化したt−Boc化ビスフェノールAを調製した。このt−Boc化ビスフェノールA約20部に対し、紫外線官能物質であるトリフェニルスルフォニウムトリフレートを約4部、高分子組成物であるポリメチルメタクリレートを約50部、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート約200部を加え、実施例3の剥離層の材料を調製した。
そして、上述の実施例1の場合と同様に、支持基板としての石英ウエハ上に剥離層を形成し、剥離層上に透過防止層を形成し、透過防止層上に配線層としての樹脂配線層を形成し、樹脂配線層を配線基板としてのビルドアップ基板に接合した後、剥離層に紫外線を照射して剥離層内で気体を生成させて、支持基板を剥離した。
この結果、剥離層内での気体発生量が十分であったため、容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができた。このように容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができたため、樹脂配線層にダメージを与えないで、信頼性や歩留まりを向上させることができた。
[実施例4]
実施例4では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
つまり、高分子組成物であるポリビニルフェノール樹脂(PVP)の水酸基に対し、約90%の割合でt−Boc化したt−Boc化PVPを調製した。このt−Boc化PVP約20部に対し、紫外線官能物質であるトリフェニルスルフォニウムトリフレートを約4部、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル約30部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート約850部を加え、実施例4の剥離層の材料を調製した。
そして、上述の実施例1の場合と同様に、支持基板としての石英ウエハ上に剥離層を形成し、剥離層上に透過防止層を形成し、透過防止層上に配線層としての樹脂配線層を形成し、樹脂配線層を配線基板としてのビルドアップ基板に接合した後、剥離層に紫外線を照射して剥離層内で気体を生成させて、支持基板を剥離した。
この結果、剥離層内での気体発生量が十分であったため、容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができた。このように容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができたため、樹脂配線層にダメージを与えないで、信頼性や歩留まりを向上させることができた。
[実施例5]
実施例5では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
つまり、高分子組成物であるポリビニルフェノール樹脂(PVP)の水酸基に対し、約25%の割合でt−Boc化したt−Boc化PVPを調製した。このt−Boc化PVP約20部に対し、紫外線官能物質であるトリフェニルスルフォニウムトリフレートを約2部、溶媒として乳酸エチル約30部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート約70部を加え、実施例5の剥離層の材料を調製した。
そして、上述の実施例1の場合と同様に、支持基板としての石英ウエハ上に剥離層を形成し、剥離層上に透過防止層を形成し、透過防止層上に配線層としての樹脂配線層を形成し、樹脂配線層を配線基板としてのビルドアップ基板に接合した。
その後、実施例5では、剥離層に紫外線を照射した際の剥離層内での気体発生量が不十分であったため、剥離層に紫外線を照射した後、加えて溶剤によって剥離層を溶解させて、支持基板を剥離した。
ここでは、まず、上述の実施例1の場合と同様に、支持基板である石英ウエハ側から剥離層の全面に紫外線である波長約365nmのi線を約200mJ/cm照射して、剥離層内に気体を発生させた。また、上述の実施例1の場合と同様に、約120℃のホットプレートで約1分加熱して剥離層での反応を進行させた。その後、溶剤[剥離溶剤;テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(TMAH;2.38%TMAH)]に浸漬し、剥離層を溶解させて、支持基板である石英ウエハを剥離した。ここで、剥離するのに要した浸漬時間は約180秒であった。これにより、剥離面側の樹脂配線層のランド(電極)が露出した。
この結果、剥離層に紫外線を照射して剥離層内で気体を生成させているため、支持基板である石英ウエハと樹脂配線層との間に挟まれている剥離層に対する溶剤の浸み込みが促進され、短時間で剥離層を溶解して容易かつ簡単に支持基板を剥離することができた。このように容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができたため、樹脂配線層にダメージを与えないで、信頼性や歩留まりを向上させることができた。
[実施例6]
実施例6では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
つまり、高分子組成物であるポリビニルフェノール樹脂(PVP)の水酸基に対し、約15%の割合でt−Boc化したt−Boc化PVPを調製した。このt−Boc化PVP約20部に対し、紫外線官能物質であるトリフェニルスルフォニウムトリフレートを約2部、溶媒として乳酸エチル約30部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート約70部を加え、実施例6の剥離層の材料を調製した。
そして、上述の実施例1の場合と同様に、支持基板としての石英ウエハ上に剥離層を形成し、剥離層上に透過防止層を形成し、透過防止層上に配線層としての樹脂配線層を形成し、樹脂配線層を配線基板としてのビルドアップ基板に接合した。
その後、実施例6では、上述の実施例5の場合と同様に、剥離層に紫外線を照射した際の剥離層内での気体発生量が不十分であったため、剥離層に紫外線を照射した後、溶剤によって剥離層を溶解させて、支持基板を剥離した。
ここでは、まず、上述の実施例1の場合と同様に、支持基板である石英ウエハ側から剥離層の全面に紫外線である波長約365nmのi線を約200mJ/cm照射して、剥離層内に気体を発生させた。また、上述の実施例1の場合と同様に、約120℃のホットプレートで約1分加熱して剥離層の反応を進行させた。その後、上述の実施例5の場合と同様に、溶剤[剥離溶剤;例えばテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(TMAH;2.38%TMAH)]に浸漬し、剥離層を溶解させて、支持基板である石英ウエハを剥離した。ここで、保護基の導入量が上述の実施例5の場合よりも少ないため、剥離するのに要した浸漬時間は約240秒であった。これにより、剥離面側の樹脂配線層のランド(電極)が露出した。
この結果、剥離層に紫外線を照射して剥離層内で気体を生成させているため、支持基板である石英ウエハと樹脂配線層との間に挟まれている剥離層に対する溶剤の浸み込みが促進され、比較的短時間で剥離層を溶解して容易かつ簡単に支持基板を剥離することができた。このように容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができたため、樹脂配線層にダメージを与えないで、信頼性や歩留まりを向上させることができた。
[比較例1]
比較例1では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
つまり、高分子組成物であるポリビニルフェノール樹脂(PVP)の水酸基をt−Boc化していない非t−Boc化PVPを調製した。この非t−Boc化PVP約20部に対し、紫外線官能物質であるトリフェニルスルフォニウムトリフレートを約1部、溶媒としてγブチロラクトン約50部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート約70部を加え、比較例1の剥離層の材料を調製した。
そして、上述の実施例1の場合と同様に、支持基板としての石英ウエハ上に剥離層を形成し、剥離層上に透過防止層を形成し、透過防止層上に配線層としての樹脂配線層を形成し、樹脂配線層を配線基板としてのビルドアップ基板に接合した。
その後、上述の実施例5、6の場合と同様に、剥離層に紫外線を照射した後、溶剤[剥離溶剤;例えばテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(TMAH;例えば2.38%TMAH)]によって剥離層を溶解させて、支持基板である石英ウエハを剥離した。ここで、保護基が導入されていないため、剥離するのに要した浸漬時間は約1800秒以上であった。これにより、剥離面側の樹脂配線層のランド(電極)が露出した。
しかしながら、保護基が導入されていない非t−Boc化PVPを用いているため、剥離層に紫外線を照射しても剥離層内で気体は生成されず、支持基板である石英ウエハと樹脂配線層との間に挟まれている剥離層に対する溶剤の浸み込みが促進されなかった。このため、容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができず、剥離層を溶解して支持基板である石英ウエハを剥離するのに長時間を要してしまった。この結果、例えば樹脂配線層が膨潤する等の樹脂配線層にダメージが発現してしまい、信頼性や歩留まりが低かった。
なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例さらには実施例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
以下、上述の実施形態及び変形例さらには実施例に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
紫外線を透過する支持基板上に、紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物を含む剥離層を形成する工程と、
前記剥離層の上方に配線層を形成する工程と、
前記配線層の一方の表面側を配線基板に接合する工程と、
前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させ、前記支持基板を剥離する工程とを含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
(付記2)
前記支持基板を剥離することによって露出した前記配線層の他方の表面側に半導体チップを接合する工程を含むことを特徴とする、付記1に記載の回路基板の製造方法。
(付記3)
前記紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物は、紫外線の照射に起因して脱離して気体となる保護基を有する組成物を含むことを特徴とする、付記1又は2に記載の回路基板の製造方法。
(付記4)
前記紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物は、紫外線の照射によって酸を発生する組成物と、前記酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物とを含むことを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
(付記5)
前記紫外線の照射によって酸を発生する組成物は、オニウム塩系化合物光酸発生剤、オキシムスルホネート系光酸発生剤、ビスアルキル又はビスアリールスルホニルジアゾメタン系光酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系光酸発生剤、イミノスルホネート系光酸発生剤、ジスルホン系光酸発生剤からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする、付記4に記載の回路基板の製造方法。
(付記6)
前記保護基は、ターシャリブチル基又はターシャリブトキシカルボニル基であることを特徴とする、付記3〜5のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
(付記7)
前記保護基を有する組成物は、水酸基又はアミノ基の一部又は全部が前記保護基で保護された組成物であることを特徴とする、付記3〜6のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
(付記8)
前記支持基板を剥離する工程において、前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させた後、溶剤によって前記剥離層を溶解させて、前記支持基板を剥離することを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
(付記9)
前記保護基を有する組成物は、前記保護基が脱離すると、極性が変化し、前記保護基の脱離前に不溶であった溶剤に対する溶解性が発現する組成物であり、
前記支持基板を剥離する工程において、前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させた後、前記溶剤によって前記剥離層を溶解させて、前記支持基板を剥離することを特徴とする、付記3〜7のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
(付記10)
前記保護基を有する組成物は、前記保護基が脱離すると、前記配線層を溶解しない溶剤に対する溶解性が発現する組成物であり、
前記支持基板を剥離する工程において、前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させた後、前記溶剤によって前記剥離層を溶解させて、前記支持基板を剥離することを特徴とする、付記3〜7のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
(付記11)
前記配線層を溶解しない溶剤は、水、アルコール及びアルカリ水溶液からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする、付記10に記載の回路基板の製造方法。
(付記12)
前記剥離層を形成する工程の後、前記配線層を形成する工程の前に、前記剥離層上に紫外線を透過しない材料からなる透過防止層を形成することを特徴とする、付記1〜11のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
(付記13)
前記透過防止層が、Cu,Ti,Ta,W,Cr,Ni,Coからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む材料からなることを特徴とする、付記12に記載の回路基板の製造方法。
1 支持基板
2 剥離層
3 配線層
3A 配線
3B 樹脂層
4 バンプ
5 配線基板
6 バンプ
7 半導体チップ
8 回路基板
9 透過防止層

Claims (6)

  1. 紫外線を透過する支持基板上に、紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物を含む剥離層を形成する工程と、
    前記剥離層の上方に配線層を形成する工程と、
    前記配線層の一方の表面側を配線基板に接合する工程と、
    前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させ、前記支持基板を剥離する工程とを含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
  2. 前記紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物は、紫外線の照射に起因して脱離して気体となる保護基を有する組成物を含むことを特徴とする、請求項1に記載の回路基板の製造方法。
  3. 前記紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物は、紫外線の照射によって酸を発生する組成物と、前記酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物とを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の回路基板の製造方法。
  4. 前記支持基板を剥離する工程において、前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させた後、溶剤によって前記剥離層を溶解させて、前記支持基板を剥離することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
  5. 前記保護基を有する組成物は、前記保護基が脱離すると、前記配線層を溶解しない溶剤に対する溶解性が発現する組成物であり、
    前記支持基板を剥離する工程において、前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させた後、前記溶剤によって前記剥離層を溶解させて、前記支持基板を剥離することを特徴とする、請求項2又は3に記載の回路基板の製造方法。
  6. 前記剥離層を形成する工程の後、前記配線層を形成する工程の前に、前記剥離層上に紫外線を透過しない材料からなる透過防止層を形成することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
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